Способ изготовления алмазного инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК1738629 09) В 24 0 18/00 Б ТЕН ВТОРСКОМУ ДЕТЕЛ ЬСТВ ен- гаединение амазам и ормы утые е за- осути прои может тях поощ нта т подголической олодн ым овку, усолнение тверждеают эле- лодному ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И(71) Научно-производственное объпо природным и искусственным алалмазному инструменту(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА(57) Использование: при производстве алмазного инструмента, может найти применение в других областях порошковойметаллургии. Сущность изобретения; способ включает подготовку шихты из алмазови металлической связки, формование алмазных элементов холодным прессованием,Изобретение относится к обла изводства алмазного инструмента найти применение в других обла рош ковой металлургии.Целью изобретения является ние процесса изготовления инстру повышение его работоспособностиОписываемый способ включае товку шихты из алмазов и метал связи, формование элементов х прессованием, спекание и допресс тановку элементов в форму, зап формы органической связкой, ее о ние. При этом в форму устанавлив менты, подвергнутые только хо спекание и допрессовку, установку эле тов на дно формы, заполнение формы нической связкой, повторное прессова термообработку. При этом на дно ф устанавливают элементы, подвергн только холодному прессованию. и посл полнения формы органической связкой ществляют повторное прессование сб при давлении, соответствующем давл холодного прессования элементов, чего проводят совместное спекание эл тов и органической связки при темпер размягчения органического связующ допрессовку при давлении, соответс щем давлению допрессовки элемент металлической связке и при темпера соответствующей температуре размягч органического связующего. При этом в ту перед формованием алмазных элем орки ению после еменатуре его и твуюов на туре, ения ших- ентов вводят активатор, снижающии температуруспекания металлической связки до температуры размягчения органического связующего. 2 з,п. ф-лы, 2 табл. прессованию, после заполнения формы органической связкой осуществляют повторное прессование сборки при давлении, соответствующем давлению холодного 0 прессования элементов, после чего проводят совместное спекание и допрессовку элементов и, органической связки при давлении, соответствующем давлению до-.прессовки элементов на металлической связке. и при температуре размягчения органического связующего, при этом в шихту, используемую для изготовления элементов, предварительно вводят активатор, снижающий температуру спекания металлической связки до температуры, соответствующей5 10 15 20 температуре размягчения органического связующего.Сущность способа заключается в том, что берут для получения шихты навески алмазного порошка, металлической связки и активатора и смешивают, Навески шихты помещают в пресс-форму, подвергают холодному прессованию под давлением 1000 - 1200 кгс/см . После этого полученные элементы извлекают из пресс-формы и устанавливают их по требуемой схеме в форму для прессования многослойного изделия - алмазного инструмента.Шихту для органической связки готовят из порошков термопластичного органического связующего и при необходимости наполнителей. Ее засыпают в промежутки между установленными на дно пресс-формы элементами без специальной подпрессовки и разравнивают, причем эта шихта должна полностью покрывать элементы, Проводят прессование под давлением 1000 - 1200 кгс/см . Затем проводят спекание изделия в пресс-форме при температуре 250 С, при которой размягчается органическое связующее, Время спекания должно быть достаточно для развития диффузионных процессов и образования требуемой по составу металлической композиции, После спекания пресс-форму переставляют под пресс с подогреваемыми плитами, нагретыми до 250 - 300 С и проводят горячее прессование в течение 5 - 15 мин в зависимости от требований к металлической связке при давлении 1500 - 3000 кгс/см, Затем изделие извлекают из пресс-формы,Оптимальные режимы термообработки органических связок на основе различных связующих приведены в табл,1,При изготовлении инструмента в соответствии с описываемым способом алмазные элементы устанавливают в форму в виде брикетов, предварительно прошедших только холодное прессование. После заполнения формы шихтой органической связки элементы вновь подвергают прессованию, спеканию и после этого горячей допрессовке, при этом прессование и допрессовку элементов осуществляют в условиях, приближающихся к изостатическим, что существенно повышает равноплотность элемента во всем объеме и качество инструмента в целом - его работоспособность, Совмещение операции спекания металлической связки элементов и органической связки и подпрессовки-допрессовки сборки после спекания, а также снижение температуры спекания существенно упрощают технологический процесс. 25 30 35 40 45 50 55 За счет совместного прессования и спекания элементов и органической связки,первые более надежно удерживаются в органической связке, чем при раздельном изготовлении.Для регулирования износостойкости и прочности органической матрицы в последнюю может быть введен наполнитель, стоящий из шихты металлической связки в количестве 45 - 85 от объема органической связки. Сродство материалов наполнителя и металлической связки обеспечит еще более надежное удержание элементов в органической связке, Количество наполнителя 45 - 85 фобеспечивает единый металлический каркас, пропитанный смолой.При уменьшении количества наполнителя от указанного предела металлический каркас распадается на отдельные фрагменты и приобретает характер порошкового наполнителя, свойства композиции определяются органическим связующим. При увеличении количества наполнителя сверх указанного предела композиция приобретает характер и свойства металлической связки,Для регулирования процесса обработки органическое связующее может содержать антифрикционные наполнители, которые сгОрают при температурах изготовления инструмента на металлической связке: пиролизованные порошки кожи, бумаги, костной муки, - отдельно или совместно с другими антифрикционными наполнителями; дисульфрид молибдена, графит, гексагональный нитрид бора. Кроме того, может содержать абразив. В качестве активаторов в шихту на металлической связке на основе медь - олово могут быть добавлены разлагающиеся и испаряющиеся при температуре изготовления инструмента жидкие органические соединения или их водно-спиртовые растворы, играющие роль активных флюсов при пайке, например, галогенпроизводные спиртов, аминов,диазосоединений,органические кислоты, Количество активатора составляет 2 - 3;4, что обеспечивает смачивание всех металлических частиц и требуемую структуру металлической связки в алмазных элементах по всему их объему.П р и м е р, С указанными режимами был изготовлен алмазный инструмент в виде комплектов сменных инструментов цилиндрической формы диаметром 65 мм, высотой 8 мм. Каждый инструмент содержал по 28 алмазосодержащих элементов из алмазов АСМ 28/20 (К = 35) на металлической связке М 2-01 с 2,5 мас,активатора, расположенных в матрице из органической связки с алмазами ибез них, В состав комплекта1738629 Таблица 1 40 входило по 16 сменных инструментов, которые закрепляли на планшайбе диаметром 500 мм. Инструменты испытывали в производственных условиях на операции плоского шлифования (глубокого и тонкого) ситалловых пластин,Испытания проводили на плоскошлифовальном станке с вертикальным шпинделем мод, ЗДпри режимах:Скорость вращенияинструмента, мин 980 Скорость вращения столас пластинами,мин 30 Вертикальная подача, мм/мин: грубое шлифование 0,1-0,75 тонкое шлифование 0,02-0,1 Охлаждение - 10%-ный раствор эмульсола в воде.Данные по испытаниям сравнивали с показателями известного инструмента АВ.Алмазосодержащие элементы для базового инструмента были изготовлены из алмазов АСМ 28/20 (К = 35) на связке М 2-01 (медь:олово = 4:1), В качестве органического связующего использовался полиэтилен, В табл.2 представлены результаты испытаний инструмента, изготовленного по базовой (пример 1) и по описываемой технологиям (примеры 2-6),Формула изобретения 1, Способ изготовления алмазного инструмента, включающий подготовку шихты из алмазов и металлической связки, формование алмазных элементов холодным прес- сованием, спекание и допрессовку, установку элементов на дно формы, заполнение последней органической связкой, повтор ное прессование и термообработку, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса изготовления инструмента и повышения его работоспособности, в шихту перед формованием алмазных элементов 10 вводят активатор, снижающий температуруспекания металлической связки до температуры размягчения органического связующего, а алмазные элементы устанавливают на дно формы после холодного прессования, 15 причем после заполнения формы органической связкой повторное прессование осуществляют при давлении, соответствующем давлению холодного прессования элементов, после чего проводят совместное спека ние элементов и органической связки притемпературе размягчения органического связующего и допрессовку при давлении, соответствующем давлению допрессовки элементов на металлической связке, и при 25 температуре размягчения органическогосвязующего.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в органическую связку вводят металлический наполнитель, состоящий из 30 шихты металлической связки, в количестве45 - 85от объема органической связки.3. Способ по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в оргаНическую связку вводят антифрикционный наполнитель.351738629 Таблица 2 Показатели аботоспособности Состав органической шихты, об.%Способ попримерам Выход годных изделий, % Время полировки после шлифовки, % к прото- тип Расход алмазов,% к прототипу Допустимая вертикальная подача, % к прототи- п Базовый 160 100 Гранулы полиэтилена 100 Гранулы полиимидной смолы 100Порошок полиимидной смолы 100 Металлический порошок 85 Смола полиимидная 15 Металлический порошок 65 Смола полиимидная 35 Металлический порошок 45 Смола полиимидная 55 Металлический порошок 65 Смола полиимидная 35 Смесь порошков абразивного и антифрикционного наполнителя 10070 90 100 260 65 80 130 70 70 260 85 90 260 70 65 75 260 10 Составитель Т, НиконороваРедактор Л, Гратилло Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1966 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5